JP5225234B2 - 電子式保護継電装置 - Google Patents

Description

この発明は、電路情報を外部に送信し得る回路遮断器や漏電遮断器等の電子式保護継電装置に関するものである。

従来の電子式保護継電装置は、保護対象とする電路の各相に流れる電流を変流する変流器の信号に基づいて、過負荷・短絡事故が発生した場合、電路を保護するために引外し信号を出力し接点部を開極すると共に、電路情報を外部に送信するようにしている（例えば、特許文献１ 図１参照）。また事故発生時のみでなく、定常時も負荷電流の計測値（つまり、電路情報）を外部に送信するものが一般的である。

また、従来の保護継電装置には、配電盤内に電路の上流に配設された受電保護継電装置と、この受電保護継電装置の下流に複数の負荷用保護継電装置が分岐配設されるものがある（例えば、特許文献２ 図１参照）。この受電保護継電装置又は負荷用保護継電装置には電路の選択協調を得るためにインターロック制御装置が形成されている。

特許第２９８８１５７号公報（図１） 特開平１１−４１７１８号公報（図１）

前述した電子式保護継電装置は、その電路情報監視部の電源が接点部の後段の電路より供給されるものであるため、電路情報監視部が引外し信号を出力して接点部を開極した場合、その時点で電路情報監視部への電源供給が断たれる。従って、電路情報を外部に送信中に電源不足となり、その結果、トリップ情報が外部に正常に送信できないことがあり得る。このため、接点部を開極する動作時間を遅延させてトリップ情報を送信完了後に引外し信号を出力して対応する方法が考えられるが、この場合電子式保護継電装置の動作時間が遅くなるため、高容量の接点部が必要になり、装置が大型化するという問題があった。

また、短絡事故発生時の電子式保護継電装置の動作時間は数ｍｓであり、選択協調を行うには、動作開始前にインターロック信号を送信する必要がある。このとき、同じ送受信経路を使用すると、信号送信時間が条件を満たせず、選択協調が得られないため、選択協調用の信号のみを扱う、専用の信号経路が必要になるという問題があった。さらに、前述において送信経路と受信経路を別にした場合、通信のアイドリング状態では対応可能であるが、選択協調用の信号を送信する側が別の情報、例えば負荷電流計測値を送信中に事故が発生した場合は、計測値送信が完了した後に選択協調用の信号を送信する必要があり、信号送信時間の条件を満足できない。

この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、通信電文中に事故発生有無の判定データを折り込み、他の情報を送信中でも時間遅れなしに事故発生情報を外部に送信できる電子式保護継電装置を得るものである。

この発明に係わる電子式保護継電装置は、電路を開閉する接点部と、前記接点部を開閉動作させる駆動部と、前記接点部を開極するために前記駆動部に駆動信号を出力する引外し回路と、電路より電源が供給されかつ電路情報が入力され前記電路情報が演算処理されて得た電路情報が出力されると共に、得た電路情報より事故発生と判断した時に前記引外し回路に引外し信号を出力する電路情報監視部と、前記電路情報監視部から入力されて電路情報を外部に送信する電路情報送信部とを有する電子式保護継電装置において、前記電路情報送信部から外部に送信される通信電文の通信プロトコルは、通信電文を1バイト単位で分割し、分割した1バイト単位毎に事故情報通信用のスペース部を1バイトずつ挿入して、事故発生時に事故情報を通信電文中の前記スペース部に挿入して、事故発生情報を送信する通信プロトコルである。

この発明の電子式保護継電装置によれば、他の情報を送信中でも、実質的に時間遅れなしに事故発生情報を外部に送信する通信プロトコルを有するので、接点部が開極するまでに、確実に事故発生情報を外部に送信できる。

この発明の実施の形態１における電子式保護継電装置を示すブロック図である。 電路情報送信部を通して送信される従来の通信電文の構成を示す図である。 実施の形態１の電路情報送信部を通して送信される通常時の通信電文の構成を示す図である。 実施の形態１の電路情報送信部を通して送信される事故発生時の通信電文の構成を示す図である。 実施の形態１の電路情報監視部の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電子式保護継電装置の構成を示すブロック図である。図1において、１相〜３相１ａ〜１ｃからなる電路１には、基幹電子式保護継電装置１１や分岐電子式保護継電装置２１，３１等多数の電子式保護継電装置が接続されていて、その各々が複数相電路に流れる電流から、相電流を演算して算出し、計測値を外部に送信すると共に、そのレベルを判定し、そのレベルが所定レベル以上の事故発生時に電路の保護のため引外し信号を出力して接点部を開極する。

電子式保護継電装置１１は、接点部１２、引外し回路１３、駆動部１４、電路情報監視部１５、電路情報送信部１６等を主要構成要素としている。接点部１２は固定接点と可動接点からなる対が、各相に対応する電路を開閉するように各相にそれぞれ接続されて構成されている。駆動部１４はコイルとプランシャ等を有した電磁装置を備え、引外し回路１３から駆動信号が入力されたとき可動接点を駆動して接点部１２を開極する。引外し回路１３は電路情報監視部１５から引外し信号が入力されたとき、接点部１２を開極するために駆動部１４に駆動信号を出力する。

電路１に繋がる１相〜３相の主回路導体１７には各相の電流を検出し、その大きさに比例した信号を出力する変流器１８が設けられている。変流器１８の出力は電子式保護継電装置１１の電路情報監視部１５に供給されるとともに電源部にも供給され、電路情報監視部１５等の電源を生成する。零相変流器（図示せず）を備えてその出力を電路情報監視部１５に供給するようにしてもよい。

電路情報監視部１５はマイクロコンピュータよりなるもので、変流器１８より得られた電路情報である出力を適切なレベルに変換した後、例えば、Ａ／Ｄコンバータ等で必要なデジタル信号に変換し、ＲＡＭに記憶する。電路情報監視部１５は得られたデジタル信号から相電流を演算して算出し、電路情報送信部１６を介して外部、例えば中央監視装置４１にデータを定期的に送信する。中央監視装置４１はこのデータを基に各種制御を行う。また同時に電路情報監視部１５は変換信号の大きさを判定し、所定しきい値以上であれば事故発生とし、引外し回路１３に引外し信号を出力し、駆動部１４を通じて接点部1２を開極させる。

基幹電子式保護継電装置１１の下流側には、主回路導体１７より分岐した分岐回路導体２２，３２にそれぞれ分岐電子式保護継電装置２１，３１が接続される。分岐電子式保護継電装置２１，３１は基幹電子式保護継電装置１１と同様な構成であり、分岐回路導体２２，３２の相電流を計測して電路情報送信部を介して中央監視装置４１にデータを定期的に送信するとともに、事故発生時には引外し回路に引外し信号を出力し、駆動部を通じて接点部を開極させ分岐回路の保護を行う。

次に、電路情報監視部１５から電路情報送信部１６を通して送信される従来の通信電文の構成を図２で説明する。従来の通信プロトコルである通信電文の構成は、通信の開始を示すヘッダ部５１，送信元のアドレス５２，送信先のアドレス５３，データ５４，誤り検出をするチェックサム５５，及び通信の終了を示すフッタ部５６にて構成される。これらの各部（５１〜５６）が電路情報監視部１５から電路情報送信部１６を通して次々に送出される。例えばヘッダ部を３バイト、データ部を６バイト、その他は各々1バイトとし、
通信速度が38,400bpsの場合、1電文の送信時間は、
（3+1+1+6+1+1）×8bit×1/38,400=2.7ms
となる。送信開始直後に事故が発生した場合、上記時間経過後に事故発生情報を送信することになり、数ms単位での制御に対しては影響が大きくなり前述の問題が発生する。

次にこの発明の実施の形態１における電路情報送信部１６を通して送信される通信電文の構成を図３，図４を用いて説明する。ヘッダ部５１，送信元のアドレス５２，送信先のアドレス５３，データ５４，チェックサム５５，及びフッタ部５６における各部を1バイト単位で分割し、分割した１バイト単位毎に事故情報通信用のスペース部６１を1バイトずつ挿入する。つまり、通信電文の各部を1バイト単位で分割し、その間に事故情報検出用のスペース部を1バイトずつ挿入する通信プロトコルを用いる。

３バイトのヘッダ５１は、１バイト単位に分割して、１バイト単位ヘッダ５１ａ，５１ｂ，５１ｃとし、それらに１バイトのスペース部６１をそれぞれ挿入する。続いて、１バイトの送信元のアドレス５２と１バイトの送信先のアドレス５３に１バイトのスペース部６１をそれぞれ挿入する（図３参照）。続いて、６バイトのデータ５４は、１バイト単位に分割して、それらに１バイトのスペース部６１をそれぞれ挿入する。さらに、１バイトのチェックサム５５と１バイトのフッタ部５６に１バイトのスペース部６１をそれぞれ挿入する。このような順で１バイト単位の各部と１バイトのスペース部６１を、電路情報監視部１５から電路情報送信部１６を通して次々に送出する。

送信側は事故発生なしの場合は次々に送出されるスペース部６１に規定のデータ、例えば00hを挿入し続ける。また事故が発生した場合は直ちに次に送出するスペース部６１に規定のデータ、例えばAAhを挿入する。誤検出を避けるために、次に送出するスペース部６１と、それに続くその次のスペース部６１にもAAhを挿入するようにしてもよい。スペース部６１に事故発生時のAAhを挿入した以後は、例えば、通信電文は以後のスペース部６１を省いた通信電文の残りの各部を送信する（図４参照）。なお、一斉通報の場合は、事故発生を知らせるスペース部６１のAAh以後は、スペース部６１を省略すると共に、データ５４，チェックサム５５，及びフッタ部５６のみを送信するようにしてもよい。受信側では常にこのスペース部を監視し、AAhを受信した場合は事故発生とし、通常の処理を停止、選択協調などの必要な割込み処理を開始する。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、他の情報の送信途中でも、前述の例では、1バイト分、1×8bit×1/38,400=200us時間後に事故を外部に送信でき、実質的に時間遅れなしに事故発生情報を外部に送信することができる。

図５は電路情報監視部１５の動作を示すフローチャートである。図１において、接点部１２が閉じて、電路情報監視部１５に電源が供給されるかリセットされたときにスタートし、イニシャル処理が行われ（ステップ７１）、変流器１８からの出力を取り込み電流値を演算する（ステップ７２）。電路情報監視部１５には過電流の値等といった種々の電流値が予め設定して記憶されており、それと比較して事故発生か否か、つまり引外し信号を発生すべきか否か判断する（ステップ７３）。事故が発生していないとき（ステップ７３Ｎｏ）は、電路情報送信部１６を通して各部が次々に送信される通信電文中の次のスペース部６１に規定のデータ00hを挿入して各部を次々に送信させ通信電文を送信させる。そして、再び電流演算処理（ステップ７２）を実施する。なお、スペース部は、データ00hとして説明したが、データ00h以外のデータでもよい。

電流演算処理で演算した電流値と設定値とを比較し事故発生と判断すると（ステップ７３Ｙｅｓ）、電路情報送信部１６を通して各部が次々に送信される通信電文中の次のスペース部６１に規定のデータAAhを挿入して各部を次々に送信させ通信電文を送信させる。
これと共に引外し信号を発生し引外し回路１３に入力し引外し動作を開始させる（ステップ７５）。AAhを挿入して送信させる通信電文は、AAhを挿入後は、各スペース部を省略して送信させ（ステップ７６）、終了する。

実施の形態１では、事故発生と判断すると、送信中の通信電文中のその時点のスペース部６１に直ちに規定のデータAAhを挿入して外部に送信させるので、送信と並行して引外し信号を引外し回路１３に入力し引外し動作を開始しても、接点部１２が開極されるまでに、事故発生の情報を外部に確実に送信できる。また、他の情報を送信中でも、実質的に時間遅れなしに事故発生情報を外部に送信する通信プロトコルを有するので、高容量の接点部を有することなく電子式保護継電装置を小型化でき、また専用の信号経路なしで上位、下位の電子式保護継電装置間の選択協調をとることができる。なお、事故発生時にスペース部に挿入するデータは、データAAhとて説明したが、事故発生時以外のデータと異なっていれば、データAAh以外でもよい。

１ 電路 １ａ〜１ｃ １相〜３相、
１１ 電子式保護継電装置 １２ 接点部
１３ 引外し回路 １４ 駆動部
１５ 電路情報監視部 １６ 電路情報送信部
１７ 主回路導体 １８ 変流器、
２１ 分岐電子式保護継電装置 ２２ 分岐回路導体
３１ 分岐電子式保護継電装置 ３２ 分岐回路導体
４１ 中央監視装置 ５１ ヘッダ部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ ヘッダ部
５２ 送信元のアドレス ５３ 送信先のアドレス
５４ データ ５５ チェックサム
５６ フッタ部 ６１ スペース部

Claims (2)

1. 電路を開閉する接点部と、前記接点部を開閉動作させる駆動部と、前記接点部を開極するために前記駆動部に駆動信号を出力する引外し回路と、電路より電源が供給されかつ電路情報が入力され前記電路情報を演算処理して得た電路情報を出力すると共に、得た電路情報より事故発生と判断した時に前記引外し回路に引外し信号を出力する電路情報監視部と、前記電路情報監視部から入力されて電路情報を外部に送信する電路情報送信部とを有する電子式保護継電装置において、
   前記電路情報送信部から外部に送信される通信電文の通信プロトコルは、通信電文を1バ
   イト単位で分割し、分割した1バイト単位毎に事故情報通信用のスペース部を1バイトずつ挿入して、事故発生時に事故情報を通信電文中の前記スペース部に挿入して、事故発生情報を送信する通信プロトコルであることを特徴とする電子式保護継電装置。
2. 事故発生時に事故情報を通信電文中の前記スペース部に挿入すると共に、挿入後の通信プロトコルは、前記スペース部が省略される通信プロトコルである請求項１記載の電子式保護継電装置。

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